CN1811314A - 梯度钴基复合垫块及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种梯度钴基复合垫块及其制备方法，其特点是它包括钴基合金面层(1)，在钴基合金面层(1)下设交接层(2)，交接层(2)下设镍铬高温合金底座(3)；其制备方法为：电极、底座、引弧渣、电渣料、熔焊电源、电极送进机、结晶器的准备，将钴基电极安装到电极送进机内，底座安装到结晶器上，结晶器内加入引弧渣料及电渣，电极向下伸入结晶器内，先开循环冷却水，冷却结晶器，再通电起弧，并调节电流大小，通电熔化电极复合过程中，逐渐加入电渣料，复合完一块垫块后，清理结晶器，是用钴基梯度复合垫块替代完全钴基合金垫块，既节约了大量的稀有贵重金属钴，又大幅度降低了成本。
Description
技术领域：
本发明涉及加热炉的一种部件，具体地讲是一种梯度钴基复合垫块及其制备方法。
背景技术：
钴合金耐热垫块是钢厂步进梁式加热炉的关键部件，在炉内支撑和步复式的传送被加热的钢坯，在炉内1200℃～1300℃的高温焙烧情况下，垫块还要承受钢坯较大的重力压力、燃烧气体的有害物质腐蚀、高温下的磨损，其长期工作在恶劣的环境中；这就对垫块材料的制造工艺提出了很高的技术要求，现使用的垫块为同一钴基合金。由于钴为贵重金属，生产成本高，同时，通过对钢厂使用垫块的各项调查和了解，垫块的工作面往下至水梁接触面。一般情况工作面磨损10～20mm后，就不能满足炉内整体尺寸要求，垫块本身的物理性能也不能满足正常工作要求，垫块即报废更换，造成浪费。
发明内容：
本发明的目的是克服上述已有技术的不足，而提供一种梯度钴基复合垫块。
本发明的另一目的是提供一种梯度钴基复合垫块的制备方法。
本发明主要解决了现有的钴基合金垫块生产成本高、寿命短及原料浪费等问题。
为了达到上述目的，本发明是这样实现的：梯度钴基复合垫块，其特殊之处在于它是包括钴基合金面层1，在钴基合金面层1下设交接层2，交接层2下设镍铬高温合金底座3。
本发明的梯度钴基复合垫块的制备方法包括如下工艺步骤：
a，电极、底座、引弧渣、电渣料、熔焊电源、电极送进机、结晶器的准备；
b，将钴基电极安装到电极送进机内；
c，底座安装到结晶器上；
d，结晶器内加入引弧渣料及电渣；
e，电极向下伸入结晶器内，先开循环冷却水，冷却结晶器，再通电起弧，并调节电流大小；
f，通电熔化电极复合过程中，逐渐加入电渣料；
g，复合完一块垫块后，清理结晶器。
本发明的梯度钴基复合垫块的制备方法，其所述的a步骤的电极、底座、引弧渣、电渣料、熔焊电源、电极送进机、结晶器的准备如下：
1、电极、底座的准备：
电极-钴基电极的制备；选用电极为400×30×15扁长条形，用精密熔蜡铸造的方法来制壳，真空熔炼、真空浇注的合格钴基电极待用，钴基合金一般取Co20、Co22、Co40、Co50，成分见表1。
表1
| 牌号 | 化学成份(Wt％) | |||||||||||
| C | Si | Mn | S | P | Cr | Ni | Co | Nb | Mo | W | Fe | |
| ZGCo20 | 03/0.4 | ≤1.5 | ≤1.5 | ≤0.02 | ≤0.02 | 27/30 | 18/22 | 18/22 | 1.0/3.0 | 3.0/5.0 | 其余 | |
| ZGCo22 | 0.2/03 | ≤1.5 | ≤1.5 | ≤0.02 | ≤0.02 | 27/30 | 18/22 | 18/22 | 1.0/3.0 | 3.0/4.0 | 其余 | |
| ZGCo40 | ≤0.2 | ≤2.0 | ≤2.0 | ≤0.02 | ≤0.02 | 25/29 | 15/19 | 38/42 | ≤1 | 0.5/1.5 | 其余 | |
| ZGCo50 | ≤0.25 | ≤2.0 | ≤2.0 | ≤0.02 | ≤0.02 | 27/29 | 10/14 | 47/52 | ≤1 | 0.5/1.5 | ≤1.0 | 其余 |
钴基合金的机械性能见表2
表2
| 牌号 | 常温机械性能(≥) | 高温持久机械性能 | |||
| σb(Mpa) | δs(％) | T(℃) | σb(Mpa) | 破断时间(≥h) | |
| ZGCo22 | 450 | 5 | 1000 | 30 | 100 |
| ZGCo40 | 560 | 20 | 1000 | 40 | 100 |
| ZGCo50 | 560 | 8 | 1000 | 45 | 100 |
底座的制备-底座根据设计的垫块形状采用精密铸造的方法，中频非真空熔炼及浇注。垫块底座一般选用镍铬高温合金5G和3G其成份见表3。
表3
| 牌号 | 化学成份(Wt％) | ||||||||||
| C | Si | Mn | S | P | Cr | Ni | Co | Nb | Mo | W | |
| 3G | 0.30/0.45 | ≤1.75 | ≤1.5 | ≤0.04 | ≤0.04 | 23.0/27.0 | 19.0/22.0 | ||||
| 5G | 0.30/0.50 | 1.0/2.0 | ≤1.5 | ≤0.03 | ≤0.03 | 26.5/29.5 | 47.0/50.0 | 3.0/5.0 | |||
底座的机械性能如表4所示
表4
| 名称 | 常温机械性能(≥) | 高温持久机械性能 | |||
| σb(Mpa) | δs(％) | T(℃) | σb(Mpa) | 破断时间(≥h) | |
| 3G底坐 | 440 | 8 | 982 | 48 | 25 |
| 5G底座 | 450 | 3 | 1000 | 25 | 100 |
2、引弧渣、电渣料的准备：
引弧渣的制作，配料50％CaF2、50％TiO2；用φ8的碳棒做电极，630A电焊机的电源将引弧渣配料放进石墨坩埚内，先加入约10mm厚的料，利用碳棒产生的电弧，将引弧渣配料熔化，然后慢慢加入配料，将料完全熔化，以达到使用要求；
电渣料的制作，60％CaF2、15％CaO、25％TiO2和AL2O3组成，四种成份充分混合备用，电渣料在使用前要经800℃烘干2小时以上，然后600℃保温去除水份，即配即用，即用即取，以免受潮；
3、熔焊电源、电极送进机、结晶器的准备：
熔焊电源，选用BP-3×1000型的熔焊电源，能提供最大1000A的熔接电流；
电极送进机，夹紧电极，上下输送平稳，偏摆小于2mm，升降自由行程800～1500mm；
结晶器，按垫块尺寸设计，材料用紫铜制作。
本发明的梯度钴基复合垫块的制备方法，其所述的e步骤中调节电流大小为起弧电流使用700A，时间约5分钟，待电弧稳定后转入过渡段，操作时电极送进要柔顺均匀，注意控制电弧的稳定性，电弧稳定后可将电流稳定在600A，熔接正常电流，操控在600A，然后是电流衰减段，约3分钟，缓慢将电流控制在400A，操作时，观察钢水液面高度，差30-40mm熔满时即可进入电流衰减。
本发明的梯度钴基复合垫块，是利用钴基合金浇注电极，通过电渣重熔的方法将电极重熔到预先做好的镍铬高温合金底座上，形成钴基合金面层、底座为镍铬高温合金的复合垫块，根据钴基合金垫块磨损10～20mm后即整块报废更换，因而将梯度钴基复合垫块的钴基合金面层厚度加工制成20～40mm；其交接区内，钴元素成分呈梯度分布。
本发明的梯度钴基复合垫块及其制备方法与已有技术相比具有突出的实质性特点和显著进步，用钴基梯度复合垫块替代钴基合金垫块，既节约了大量的稀有贵重金属钴，又大幅度降低了成本。
附图说明：
图1——本发明的结构示意图。
具体实施方式：
为了更好地理解与实施，下面结合附图给出具体实施例详细说明本发明梯度钴基复合垫块及其制备方法。
实施例1，参见图1，选用400×30×15扁长条形的钴其合金Co20，用精密熔蜡铸造的方法来制壳，真空熔炼、真空浇注的合格钴基电极待用；选用镍铬高温合金3G材料，根据用户要求的垫块形状，采用精密铸造的方法，中频非真空熔炼及浇注成底座；选用50％CaF2、50％TiO2做引弧渣配料，用φ8的碳棒做电极，630A电焊机的电源将引弧渣配料放进石墨坩埚内，先加入约10mm厚的料，利用碳棒产生的电弧，将引弧渣配料熔化，然后慢慢加入配料，将料完全熔化；将60％CaF2、15％CaO、25％TiO2和AL2O3四种成份充分混合成电渣料备用，电渣料在使用前要经800℃烘干2小时以上，然后600℃保温去除水份，即配即用，即用即取，以免受潮；选用BP-3×1000型的熔焊电源，能提供最大1000A的熔接电流；电极送进机，要求夹紧电极，上下输送平稳，偏摆小于2mm，升降自由行程800～1500mm；结晶器按垫块的尺寸设计，材料用紫铜制作；将钴基电极安装到电极送进机内，底座安装到结晶器上，四周要紧密配合好，并调节好复合层的高度，在结晶器内加入引弧渣料及电渣，电极向下伸入结晶器内，先开循环冷却水，冷却结晶器，自来水即可，再通电起弧，根据起弧情况调节电流大小，起弧电流使用700A，时间约5分钟，待电弧稳定后转入过渡段，操作时电极送进要柔顺均匀，注意控制电弧的稳定性，电弧稳定后可将电流稳定在600A，熔接正常电流，操控在600A，然后是电流衰减段，约3分钟，缓慢将电流控制在400A，操作时，观察钢水液面高度，差30-40mm熔满时即可进入电流衰减，电压为38V，电压三档调节(35V、38V、41V)，可根据工艺需要调用，通电熔化电极复合过程中，逐渐加入电渣料，每复合一块垫块一般应加入渣料250～300g左右，每复合完一块垫块后，清理结晶器，将梯度钴基复合垫块的钴基合金的面层厚度加工成20～40mm。
实施例2，参见图1，选用400×30×15扁长条形的钴其合金Co50，用精密熔蜡铸造的方法来制壳，真空熔炼、真空浇注的合格钴基电极待用；选用镍铬高温合金5G材料，根据用户要求的垫块形状，采用精密铸造的方法，中频非真空熔炼及浇注成底座；选用50％CaF2、50％TiO2做引弧渣配料，用φ8的碳棒做电极，630A电焊机的电源将引弧渣配料放进石墨坩埚内，先加入约10mm厚的料，利用碳棒产生的电弧，将引弧渣配料熔化，然后慢慢加入配料，将料完全熔化；将60％CaF2、15％CaO、25％TiO2和AL2O3四种成份充分混合成电渣料备用，电渣料在使用前要经800℃烘干2小时以上，然后600℃保温去除水份，即配即用，即用即取，以免受潮；选用BP-3×1000型的熔焊电源，能提供最大1000A的熔接电流；电极送进机，要求夹紧电极，上下输送平稳，偏摆小于2mm，升降自由行程800～1500mm；结晶器按垫块的尺寸设计，材料用紫铜制作；将钴基电极安装到电极送进机内，底座安装到结晶器上，四周要紧密配合好，并调节好复合层的高度，在结晶器内加入引弧渣料及电渣，电极向下伸入结晶器内，先开循环冷却水，冷却结晶器，自来水即可，再通电起弧，根据起弧情况调节电流大小，起弧电流使用700A，时间约5分钟，待电弧稳定后转入过渡段，操作时电极送进要柔顺均匀，注意控制电弧的稳定性，电弧稳定后可将电流稳定在600A，熔接正常电流，操控在600A，然后是电流衰减段，约3分钟，缓慢将电流控制在400A，操作时，观察钢水液面高度，差30-40mm熔满时即可进入电流衰减，电压为38V，电压三档调节(35V、38V、41V)，可根据工艺需要调用，通电熔化电极复合过程中，逐渐加入电渣料，每复合一块垫块一般应加入渣料250～300g左右，每复合完一块垫块后，清理结晶器，将梯度钴基复合垫块的钴基合金的工作层厚度加工成20～40mm。
将实施例1(1#)、实施例2(2#)加工成的梯度钴基复合垫块的成份、性能检验结果如下表。
1、化学成分
表5
| 牌号 | 化学成份(Wt％) | 备注 | ||||||||||
| C | Si | Mn | S | P | Cr | Ni | Co | Nb | Mo | W | ||
| 1# | 0.158 | 0.87 | 0.982 | 0.0114 | 0.013 | 28.9 | 12.19 | 50.12 | 0.62 | 0.681 | 0.71 | 面层 |
| 0.29 | 1.01 | 1.09 | 0.016 | 0.018 | 28.9 | 37.2 | 43.7 | 0.53 | 0.53 | 1.02 | 交接层 | |
| 0.38 | 1.13 | 1.11 | 0.021 | 0.023 | 28.6 | 49.4 | 3.17 | 底层 | ||||
| 2# | 0.168 | 0.83 | 0.94 | 0.012 | 0.014 | 28.73 | 12.64 | 50.46 | 0.71 | 0.76 | 0.73 | 面层 |
| 0.28 | 1.10 | 1.05 | 0.016 | 0.018 | 28.7 | 39.3 | 47.9 | 0.58 | 0.61 | 1.09 | 交接层 | |
| 0.36 | 1.14 | 1.13 | 0.023 | 0.022 | 28.4 | 49.7 | 3.21 | 底层 | ||||
2、钴基合金面层性能
表6
| 牌号 | 常温机械性能(≥) | 高温持久机械性能 | 备注 | |||
| σb(Mpa) | δs(％) | T(℃) | σb(Mpa) | 破断时间(≥h) | ||
| 1# | 596.4 | 9.6 | 1000 | 45 | 100 | 未断 |
| 2# | 591.7 | 11.1 | 1000 | 45 | 100 | 未断 |
3、交接层性能
表7
| 牌号 | 常温机械性能(≥) | 高温持久机械性能 | 备注 | |||
| σb(Mpa) | δs(％) | T(℃) | σb(Mpa) | 破断时间(≥h) | ||
| 1# | 568.3 | 13.2 | 1000 | 25 | 100 | 未断 |
| 2# | 562.6 | 12.7 | 1000 | 25 | 100 | 未断 |
Claims (8)
1、梯度钴基复合垫块，其特征在于它包括钴基合金面层(1)，在钴基合金面层(1)下设交接层(2)，交接层(2)下设镍铬高温合金底座(3)。
2、根据权利要求1所述的梯度钴基复合垫块，其特征在于所述的钴基合金面层(1)的厚度为20～40mm。
3、权利要求1或2所述的梯度钴基复合垫块的制备方法包括如下工艺步骤：
a，电极、底座、引弧渣、电渣料、熔焊电源、电极送进机、结晶器的准备；
b，将钴基电极安装到电极送进机内；
c，底座安装到结晶器上；
d，结晶器内加入引弧渣料及电渣；
e，电极向下伸入结晶器内，先开循环冷却水，冷却结晶器，再通电起弧，并调节电流大小；
f，通电熔化电极复合过程中，逐渐加入电渣料；
g，复合完一块垫块后，清理结晶器。
4、根据权利要求3所述的梯度钴基复合垫块的制备方法，其特征在于所述的电极为钴基电极，选用电极为400×30×15扁长条形，用精密熔蜡铸造的方法来制壳，真空熔炼、真空浇注，钴基合金一般取钴基合金Co20、Co22、Co40、Co50中的一种。
5、根据权利要求3所述的梯度钴基复合垫块的制备方法，其特征在于所述的底座采用精密铸造的方法，中频非真空熔炼及浇注，垫块底座选用镍铬高温合金5G或3G。
6、根据权利要求3所述的梯度钴基复合垫块的制备方法，其特征在于所述的引弧渣采用50％CaF2与50％TiO2配料，用φ8的碳棒做电极，630A电焊机的电源将引弧渣配料放进石墨坩埚内，先加入约10mm厚的料，利用碳棒产生的电弧，将引弧渣配料熔化，然后慢慢加入配料，将料完全熔化。
7、根据权利要求3所述的梯度钴基复合垫块的制备方法，其特征在于所述的电渣料由60％CaF2、15％CaO与25％TiO2和AL2O3组成，四种成份充分混合，电渣料在使用前经800℃烘干2小时以上，然后600℃保温去除水份。
8、根据权利要求3所述的梯度钴基复合垫块的制备方法，其特征在于所述的熔焊电源选用BP-3×1000型的熔焊电源，电极送进机，结晶器的材料用紫铜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200610042266 CN1811314A (zh) | 2006-01-20 | 2006-01-20 | 梯度钴基复合垫块及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN 200610042266 CN1811314A (zh) | 2006-01-20 | 2006-01-20 | 梯度钴基复合垫块及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1811314A true CN1811314A (zh) | 2006-08-02 |
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ID=36844369
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| CN 200610042266 Pending CN1811314A (zh) | 2006-01-20 | 2006-01-20 | 梯度钴基复合垫块及其制备方法 |
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|---|---|
| CN (1) | CN1811314A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102168211A (zh) * | 2011-05-30 | 2011-08-31 | 中冶京诚(扬州)冶金科技产业有限公司 | 一种轧钢加热炉耐热垫块用的耐高温钴基合金 |
| CN102851517A (zh) * | 2012-08-28 | 2013-01-02 | 江苏兴达高温合金科技有限公司 | 电渣炉用多元颗粒状还原渣进行电渣起弧的冶炼方法 |
-
2006
- 2006-01-20 CN CN 200610042266 patent/CN1811314A/zh active Pending
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| CN102168211B (zh) * | 2011-05-30 | 2013-05-15 | 中冶京诚(扬州)冶金科技产业有限公司 | 一种轧钢加热炉耐热垫块用的耐高温钴基合金 |
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| CN102851517B (zh) * | 2012-08-28 | 2014-03-12 | 江苏兴达高温合金科技有限公司 | 电渣炉用多元颗粒状还原渣进行电渣起弧的冶炼方法 |
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